一种全可变配气装置的结构

1.本发明涉及的是一种内燃机，具体地说是内燃机的配气机构。


背景技术：

2.随着人们保护环境意识的提高，发动机的排放法则愈加严格。内燃机在人们的日常生活中扮演着十分重要的角色，受到各种排放法规的限制。随着发动机配气技术的不断发展，可变配气技术受到许多研究，如今出现了可变配气相位和可变配气升程的技术。而全可变配气机构可以使发动机在不同工况下发挥出最佳性能，该技术能够根据发动机的不同工况匹配气门的参数，改变气阀的运动规律，提高发动机的动力性，优化发动机的排放行，减少有害物质的产生。
3.全可变配气技术是可变配气技术的一种，能够灵活调节气阀的各项运动参数，能够针对整个工况做出相应地调节，是未来可变配气技术的发展趋势。全可变配气执行装置必须做到控制气阀的运动速度、气阀的开启与关闭相位，并且在一定范围内调节气阀的最大升程。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供可以对发动机配气参数进行全可变调节的一种全可变配气装置的结构。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明一种全可变配气装置的结构，其特征是：包括凸轮轴、摇杆、推杆、气阀，凸轮轴上安装进气凸轮和排气凸轮，进气凸轮与摇杆前侧杆端的滚子相配合，排气凸轮与摇杆后侧杆端的滚子相配合，摇杆绕着固定在气缸体的第一销转动，推杆的一端与摇杆通过销连接，推杆的另一端与上摇臂、下摇臂通过销连接，上摇臂与下摇臂绕着固定在气缸上的第二销转动，上摇臂与下摇臂的一侧安装气门套筒，气门套筒固定在气阀的顶端。
7.本发明还可以包括：
8.1、所述气阀上分别安装锁定锁片、气门锁夹，气门锁夹外部安装气门锁片，气阀上套有储能弹簧，储能弹簧的两端分别与锁定锁片和气门锁片配合。
9.2、气门锁夹与气门锁片通过锥面配合。
10.3、气阀上设置上锁夹槽，气门锁夹上设置凸缘，气门锁夹通过其凸缘与上锁夹槽配合，从而安装在气阀上。
11.4、所述下摇臂为薄壁结构，薄壁结构上设置孔状结构。
12.5、所述上摇臂和下摇臂与气门套筒接触配合，气门套筒形成与上摇臂、下摇臂右侧具有相同公称直径的圆，上摇臂、下摇臂与气门套筒的接触面为平面和圆柱面的复合平面。
13.6、所述进气凸轮和排气凸轮是一组共轭凸轮。
14.本发明的优势在于：
15.1、本发明所设计的全可变配气装置可以通过控制驱动装置的转动角度和转动时序，来实现对配气正时与配气升程的灵活控制，对发动机配气参数实现柔性全可变调节。
16.2、本发明所设计的全可变配气装置利用摇杆与摇臂机构放大了凸轮的升程，可以有效地减小凸轮的尺寸，使得配气装置的结构更为紧凑。
17.3、本发明所设计的全可变配气装置的凸轮轴上为共轭的进气凸轮与排气凸轮，不仅实现进气工况的实时可控，也能实现排气工况的实时可控。
18.4、本发明所设计的全可变配气装置设有储能弹簧装置，可以在气阀开启过程中提供适当阻尼作用，减小重力惯性对气阀运动的影响，同时气阀开启过程中储存的弹性势能在气阀关闭时释放利于气阀的关闭，为驱动装置的换向起到促进作用，加快了切换配气工况的速度。
附图说明
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为摇杆与凸轮的组装示意图；
21.图3为上摇臂、下摇臂与气门套筒组装体的剖视图；
22.图4为储能弹簧组装后的截面图。
具体实施方式
23.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
24.结合图1-4，本发明一种全可变配气执行装置的结构，包括联轴器21、凸轮轴2、摇杆1、推杆3、摇臂组件、气门套筒5、储能弹簧10、气阀7，所述的凸轮轴2可转动的与驱动装置通过凸轮轴上的联轴器21相连接，凸轮轴2另一端装配在气缸上的凸轮轴孔中，凸轮轴2上设有进气凸轮23和排气凸轮22，进气凸轮23与摇杆1前侧杆端的滚子14相接触配合，排气凸轮22与摇杆1后侧杆端的滚子13相接触配合，摇杆1绕着固定在气缸体上的销11转动，推杆3一端与摇杆1通过销32连接，另一端与上摇臂4、下摇臂6通过销31连接，上摇臂4与下摇臂6绕着固定在气缸上的销12转动，上摇臂4、下摇臂6右侧与气门套筒5接触配合，气门套筒5固定在气阀7的顶端，储能弹簧10一端与固定在气缸体上的锁定锁片9接触配合，另一端与气门锁片11相接触配合，气门锁夹8与气门锁片9依靠锥面配合；
25.如图2所示，所述的摇杆1的前摇杆15是摇杆1的一部分，摇杆1是一体式的薄壁结构，摇杆1上的滚子13、14与推杆连接销8是在同一平面的，与凸轮轴2固定连接的联轴器21通过配合孔211与驱动装置相连接，进气凸轮23与排气凸轮22是一组共轭凸轮，进气过程中主要靠进气凸轮23推动摇杆1转动，排气过程中主要靠排气凸轮22推动摇杆1反向转动。
26.如图3所示，所述薄壁结构的下摇臂6通过肋片62、63固定连接，下摇臂6薄壁上的孔状结构64、65可以减轻下摇臂6的质量，上摇臂4与下摇臂6右侧接触面与气门套筒5相配合，气门套筒5形成与摇臂装置右侧具有相同公称直径的圆，但上摇臂4、下摇臂6右侧接触面41、61并非完整的圆柱形接触面，而是平面和圆柱面的复合平面，用来消除摇臂组件转动过程中产生的水平位移，同时也能保证发动机高速工况下气门套筒5不会脱离摇臂，气阀7顶端与气门套筒内壁51固定配合，阀杆不会超出套筒顶端表面7；
27.如图4所示，所述小刚度的储能弹簧10安装在气阀7的中间部分，锁定锁片11通过
螺栓孔111安装在气缸体上，锁定锁片11的内孔直径大于阀杆7的直径，气门锁夹8上的凸缘81与气阀7上锁夹槽71相配合，气门锁夹8外侧与气门锁片9通过锥面配合，在储能弹簧10的作用下始终保持气门锁片9与气门锁夹8的紧密配合；
28.本发明的原理是；
29.驱动装置通过联轴器21向凸轮轴2施加运动，当凸轮轴2顺时针摆动一定角度后，凸轮轴2上的进气凸轮23驱动摇杆1绕着固定在气缸上的摇杆枢轴11逆时针转动，在推杆3的作用下，上摇臂4、下摇臂6绕着固定在气缸上的摇臂销12顺时针旋转，驱动气阀7实现开启，当凸轮轴2逆时针摆动相同的角度后，凸轮轴2上的排气凸轮23驱动摇杆1绕着摇杆枢轴11顺时针转动，在推杆3、上摇臂4和下摇臂6共同作用下实现气阀7的关闭；
30.当发动机的负荷增加时，通过采集发动机转速、发动机温度、油门开度等信号综合计算后，由ecu(电子控制单元)发出执行信号给驱动装置，驱动装置驱动凸轮轴2的摆动角度增大，摇杆1绕着固定在气缸上的摇杆枢轴11的转动角度相应增加，在推杆3、上摇臂4和下摇臂6的共同作用下，气阀7的升程也会相应地增加，由于驱动装置是独立于曲轴运动的，通过综合采集的发动机参数后，由电子控制单元实现配气的相序变化，即能实现可变配气正时，当驱动装置转动确定的角度，并且在此位置停止一段时间，随后再逆向转动相同角度，即可实现气门升程曲线形式可变。
31.初始状态下，储能弹簧10为轻度压缩状态，在气阀7的开启过程中，储能弹簧10被继续压缩，气阀7的一部分重力势能与动能转化为储能弹簧10的弹性势能，储能弹簧10储存能量，同时利用储能弹簧10的阻尼作用减小气阀7开启过程中的冲击，当气阀7需要关闭时，储能弹簧10释放储存的弹性势能，加快气阀7的关闭速度，同时当配气工况需要改变时，储能弹簧10对配气工况的切换有促进的作用。

技术特征：
1.一种全可变配气装置的结构，其特征是：包括凸轮轴、摇杆、推杆、气阀，凸轮轴上安装进气凸轮和排气凸轮，进气凸轮与摇杆前侧杆端的滚子相配合，排气凸轮与摇杆后侧杆端的滚子相配合，摇杆绕着固定在气缸体的第一销转动，推杆的一端与摇杆通过销连接，推杆的另一端与上摇臂、下摇臂通过销连接，上摇臂与下摇臂绕着固定在气缸上的第二销转动，上摇臂与下摇臂的一侧安装气门套筒，气门套筒固定在气阀的顶端。2.根据权利要求1所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：所述气阀上分别安装锁定锁片、气门锁夹，气门锁夹外部安装气门锁片，气阀上套有储能弹簧，储能弹簧的两端分别与锁定锁片和气门锁片配合。3.根据权利要求2所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：气门锁夹与气门锁片通过锥面配合。4.根据权利要求2所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：气阀上设置上锁夹槽，气门锁夹上设置凸缘，气门锁夹通过其凸缘与上锁夹槽配合，从而安装在气阀上。5.根据权利要求1所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：所述下摇臂为薄壁结构，薄壁结构上设置孔状结构。6.根据权利要求1所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：所述上摇臂和下摇臂与气门套筒接触配合，气门套筒形成与上摇臂、下摇臂右侧具有相同公称直径的圆，上摇臂、下摇臂与气门套筒的接触面为平面和圆柱面的复合平面。7.根据权利要求1所述的一种全可变配气装置的结构，其特征是：所述进气凸轮和排气凸轮是一组共轭凸轮。

技术总结
本发明的目的在于提供一种全可变配气装置的结构，包括凸轮轴、摇杆、推杆、气阀，凸轮轴上安装进气凸轮和排气凸轮，进气凸轮与摇杆前侧杆端的滚子相配合，排气凸轮与摇杆后侧杆端的滚子相配合，摇杆绕着固定在气缸体的第一销转动，推杆的一端与摇杆通过销连接，推杆的另一端与上摇臂、下摇臂通过销连接，上摇臂与下摇臂绕着固定在气缸上的第二销转动，上摇臂与下摇臂的一侧安装气门套筒，气门套筒固定在气阀的顶端。本发明设有储能弹簧装置，可以在气阀开启过程中提供适当阻尼作用，减小重力惯性对气阀运动的影响，同时气阀开启过程中储存的弹性势能在气阀关闭时释放利于气阀的关闭，为驱动装置的换向起到促进作用，加快了切换配气工况的速度。工况的速度。工况的速度。


技术研发人员：路勇 张二永 徐博成 周功杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/3/8